低压电力用户集中抄表系统设计方案书

32规范性引用文件 33术语和定义 4 64.1集中器 64.2采集器 7 84.4通讯信道 84.5方案分类 94.5.1低压电力线载波抄表(全载波) 94.5.2RS485总线和低压电力线载波混合抄表(半载波) 94.5.3RS485总线抄表 5系统技术参数 5.1接口配置和性能 115.1.1接口配置 5.2集中器电气性能 5.3计量表计技术特点 6系统特点 6.1级联功能 6.2参数设置功能 6.3数据采集、处理 6.4储存容量 6.6校时功能 6.7现场抄读功能 6.9安全性 6.10远程控制功能 6.10远程控制功能 6.11远程升级功能 186.12停电数据保持 6.14日线损计算功能 6.15电能读数准确度 6.16数据传输可靠性 采集主站是指通过远程信道对集中器中的信息采集，并进行处理和管理的设备。也接收手持抄表终端人工输入现场数据。●低压集中抄表系统低压集中抄表系统是指由主站通过传输媒体(无线、有线、电力线载波等信道或手持抄表终端等介质)通过低压集中抄表终端将多个电能表的记录值(窗口值)的信息集中抄读的系统。该系统主要由采集用户电能表电能量信息的采集器、集中器、信道和主站等设备组成。集中器数据可通过信道远距离传送到主站或手持抄表终端等介质集中抄收后输入到主站计算机。●低压集中抄表终端将用电现场一个物理区域内的低压用户电能表进行集中抄读保存，并在主站召唤时能够远程传送的一套装置，不具备远程信道时也可由手持抄表终端人工抄读。通常是由一个集中器、多个采集器及其之间的通讯信道构成的成套设备。通常一个配变台区由一套低压集中抄表终端管理，某些情况下也可能由多套终端管理。具备收集各采集器或多功能电能表的数据及集中存储与管理功能，并管理下级设备，可通过上行通道与主站或手持抄表终端进行数据交换的数据管理终端设备。●采集器采集器是指按照抄读间隔或上层指令，采集一个较小区域内多个用户电能表电能量信息，并进行处理存储，在上层设备需要时通过本地信道将数据传送到上一级设备(中继器或集中器)的电能●计量表计计量表计指采集计算并存储用户用电电能信息的计量器具，通常是电能表，这里也包括配变监●手持抄表终端用于抄表的掌上数据采集器。能够抄读和设置集中器、采集器、计量表计，带有键盘、显示屏、内存及多种通讯接口。可输入并存贮大量的数据，并可与主站设备进行数据交换。●通讯信道通讯信道是指信号(数据)传输的媒体，如无线电波，电力线，电话线等。远程通讯信道：是集中器和主站之间的远距离通讯信道。远程信道的具体实现根据用电现场的公共Internet宽带网络(有线电视、网通、电信等)、电力公司建设的内部专用数据传送网络(230M无线等)。信道的通讯距离通常以一个配变台区范围为界。具体实现可以有多种类别，比较常见的形式有低压电力线载波、RS485总线和小区域无线通讯网络等方式。直接通讯信道：是表计连接到采集器或者直接连接到集中器的直接数据交换信道。直接信道接口是表计数据交换的基本接口，通常是RS485接口，采用双绞线电缆直接连接，实现近距离的数据通讯。也可是集中器、采集器、表计的调制型红外、吸附式光通讯接口。●通讯规约通讯规约是两个设备之间进行数据交换所必需遵循的预先约定好的规则。●远程升级通过远程信道实现对集中器数据管理终端运行程序的远程下载，称为远程升级。数据库服务器集集中器1集中器1信道打印服务器应用程序服务器打印服务器接口接口级采集器1联485485总线485总线485表1载波表1485表n图1、低压电力用户集中抄表系统组成图低压集中抄表采集器连接现场计量表计构成的一个本地抄表系统，通常一个本地抄表系统管理一个配变台区，物理连接上一般分为三层结构。4.1集中器集中器层是构成一套低压集中抄表本地系统的最上层。一套低压集中抄表终端构成的本地抄表系统只有一台集中器。集中器负责管理抄读存贮本地所有表计或采集器信息，形成各类事件数据，并通过远程信道接收主站指令，向主站提供数据服务。在没有远程信道时也可利用手持抄表终端通过红外接口或RS232直接通讯口对集中器操作。集中器向下连接的接口有两种：√通过本地信道接口连接到采集器或者直接连接到具有本地信道的表计；集中器向下连接表计分为两种方式：√经过采集器，由采集器连接到电表的三层连接方式，此时计量表计不具备本地通道，如载波接口，集中器通过本地通道与采集器进行通讯，采集器与计量表计通过RS485接口进行通讯，集中器与计量表计之间不直接进行通讯；√没有采集器，集中器直接和表计相连接的二层连接方式，要求计量表计具备本地通道，如载波接口，集中器与计量表计通过本地通道直接进行通讯。集中器接收主站下发的配置参数，管理本地表计，配置参数包括表局编号、表地址、表规约、表类型、通讯端口号、采集器地址等。集中器级联接口用于和其它集中器共享远程信道。级联接口可设置选择为主或从两种工作模式之一。一台主工作模式集中器能够通过级联485接口级联最多4台从工作模式集中器，并通过主工作模式集中器的远程上行通信通道与主站通信，从而实现主工作模式集中器及其级联的从工作模式集中器与主站之间的数据交换。参与级联的所有集中器只有一台可以设置为主工作模式，其余均为从工作模式。主集中器周期性巡查级联的从集中器，当从工作模式集中器有数据主动上报需求时，将从集中器的数据转发给主站。具备级联接口的配变监测计量终端可作为从模式设备级联到集中器。当一个低压台区系统中出现多台集中器时，认为是多个本地抄表系统，当出现本地信道冲突时由主站控制轮流工作或主站下发定时参数分时工作。由于集中器下表计数量大，本地信道网络复杂，经常本地信道不能一次直接到达，故集中器内置了成熟的路由算法，保障数据在表计结点的传输。4.2采集器采集器作为一个中间层，通常向上通过本地信道连接集中器，向下通过直接信道连接表计。在小区域范围内预先管理部分表计，从而减轻集中器的负载；或者预集中部分表计便于本地信道的传输。采集器预读电表，并虚拟成电表集合。集中器可以直接按表地址读取，采集器直接返回该地址对应的电表数据，也可以对采集器一次读取全部表计的数据，来替代逐个表地址读取。采集器支持透传，对表计的设置和直接数据读取可利用该功能实现。采集器的上行信道有多种类别，比较常见的形式有低压电力线载波、RS485通讯和小区域无线通讯网络等方式。在采用RS485方式的采集器中，增加了级联接口，采集器之间通过级联端口相连，以减轻RS485总线的负载。4.3计量表计第三层为计量表计：计量表计是计量器具，直接生成并存储电能信息。通过直接通讯接口(RS485)实现和低压集中抄表终端(集中器或采集器)通讯。表计还可能具有本地通讯信道和集中器通讯。表计允许通讯口持久通讯而不影响计量准确度。低压集中抄表系统中的电能计量表计通讯规约通常要求使用DL/T645-1997。对非DL/T645规约的电能表计应直接连接到集中器下；对其它如电压监测仪，配变表和非标电能表计等采用透传方式由主站解释规约的表计，可直接连接到集中器的直接接口下；接入采集器后的表计必须完全遵循DL/T645规约。4.4通讯信道通讯信道用来实现低压集中抄表系统中设备间的数据传送。和主站之间的通讯，实现主站命令的下发以及集中器中信息的上传。远程通道采以独立的通讯模块与集中器之间采用接插件连接，可根据主站系统的要求灵活配置通讯模块，保证远程信道链路畅通，满足主站系统和集中器通讯的需要；本地信道是集中器的下行信道，用于集中器和采集器或直接和表计通讯，实现集中器对表计信息的采集。本地通道采用模块化设计，以独立的本地信道模块与集中器之间采用接插件连接，可更具主战系统的要求灵活配置本地信道模块，保证本地通道的可靠通讯。本地信道的通讯距离通常以一个居民小区为界，具体实现可以有多种类别，比较常见的形式有低压电力线载直接信道是表计连接到采集器或者直接连接到集中器的直接数据交换信道。直接信道接口是表计数据交换的基本接口，通常是RS485接口，采用双绞线电缆直接连接到采集器下行信道接口或集中器的下行直接信道接口，实现近距离的数据通讯。手持抄表器通过红外接口或RS232/RS485接口管理集中器、采集器或表计，抄收并存储电能信息，然后上传至后台主站系统，也被认为是远程信道的一个后备或补充手段。4.5方案分类依据本地通信信道的不同，推荐采用如下三种技术方案。方案一：低压电力线载波抄表(全载波)。适用范围：对实时性要求不高、电表分散、工程施工方案二：RS485总线和低压电力线载波混合抄表(半载波)。适应范围：电表分布较集中、容易铺设通讯线路、集中器分布有一定距离的居民区。4.5.1低压电力线载波抄表(全载波)电力用户安装载波电能表，载波电能表和集中器之间通过低压电力线载波进行通信。如图1所4.5.2RS485总线和低压电力线载波混合抄表(半载波)电力用户安装带有RS485通信口的电能表，采集器使用485双绞线与电能表通信，采集器和集中器之间通过低压电力线载波进行通信。如图2所示。公用信道集中器集中器低压电力线信道图2RS485总线和低压电力线载波混合抄表系统的物理结构框图(半载波)4.5.3RS485总线抄表电力用户安装带有RS485通信口的电能表。采集器使用485双绞线与多个电能表通信；台区集中器和数个采集器之间采用485总线方式进行通信。如图3所示。主站主站公用信道集中器集中器配电1区RS485总线图3RS485总线抄表系统的物理结构框图5.1接口配置和性能√集中器配置接口：>吸附式光通讯兼调制型红外并同时可配置成RS232接口：实现本地数据抄收、参数设置、维护、调试等功能。>远程信道接口：集中器上行信道，实现到远程主站的通讯。信道接口部件模块化设计，采用独立CPU管理方式处理链路层通讯，不配置该模块时集中器能正常工作。>级连RS485接口：集中器上行信道组网使用，传输速率≥9600bps,可被配置成主或从两种工作模式，或者向下连接无远程信道的集中器或其它主站直接管理的终端。一个级连接口最大可向下连接4台设备。>本地信道接口：集中器下行信道，实现到采集器或者直接到表计的通讯。信道接口部件模块化设计，采用独立CPU管理方式处理链路层通讯，不配置该模块时集中器能正常工作。>直接RS485接口：集中器的直接接口，实现到表计的近距离直接连接通信，传输速率可选用600,1200,2400bps或以上。√采集器配置接口：>调制型红外通讯接口：实现本地数据抄收、参数设置、维护、调试等功能。>本地信道接口：采集器上行信道，实现到集中器的通讯。信道接口部件模块化设计，采用独立CPU管理方式处理链路层通讯，模块故障时采集器能正常工作。>RS485接口：采集器的下行接口，实现到表计的近距离直接连接通信，传输速率可选用600,红外接口应满足和手持抄表终端的技术要求。RS-485接口应与内部电路电气隔离，具备能承受8KV直接接触静电放电和4KV绝缘耐压能力，RS485的A、B两端应能承受380VAC历时5分钟不损坏，各项试验后485接口应能正常通信。远程信道接口部件模块化设计，采用独立CPU管理方式处理链路层通讯，不配置该模块时集中器能正常工作，更换通信模块时应不需要更换终端其它部件。本地信道接口部件模块化设计，采用独立CPU管理方式处理链路层通讯，不配置该模块时集中5.2集中器电气性能集中器(包括通信模块)使用三相四线制供电，在断一相或两相电压的条件下，交流电源能维持集中器正常工作和通信。在额定电压(220/380V)±20%内能正常工作。集中器消耗的视在功率应不大于30VA,有功功率消耗应不大于10W(静态功耗)。温度在10-30℃、相对湿度小于80%的条件下，绝缘电阻可符合表1要求：表1绝缘电阻要求要求备注弱电部分端子对强电部分端子500V摇表弱电部分端子各组之间250V摇表所有参比电压超过40V的电源等线路端均相互连接在一起为一点，另一点为地，试验电压施加于线路与地两点之间。试验电压：2kV,施加时间：1min。试验过程中不出现电弧放电或击穿，试验后集中器不出现损坏或存储信息的改变，并能正常地电压线路加参比电压，中断电压：△U=100%,中断时间：1s,中断次数：3次，中断之间的恢电压暂降和短时中断试验结束、电压恢复后，集中器不出现损坏或存储信息的改变，并能正常高温试验：按GB2423.2-89规定，集中器在不工作状态下加温至70℃±2℃,保持72h后恢复至交变温热试验：按GB2423.4-93规定，集中器电压线路加参比电压，变化型式为1,上限温度为55℃±2℃,在不采取特殊措施排除表面潮气条件下，试验6个周期。试验后集中器不出现损坏电压线路加参比电压，严酷等级：3,试验电压以耦合到485通信线路上。可以触及的部位(包括485通信口)。浪涌影响电压线路加参比电压，严酷等级：4,试验电压：4kV,试验次数：正负极性各5次，重复率：电压线路加参比电压，频率范围：150kHz-80MHz,严酷等级：3,试验电压：10V。3,试验电压：共模2.5kV,差模1.0kV。额定电流：5(30)A;10(60)A;20(80)A等级：2级起动电流：0.002L₆;防潜电流：0.0004I。电量为10kWh以下时只允许清零5次。√显示电表显示窗口常显当前总电量，显示数据为6个整数位，1个小数位。电表能在每月1日零点(可设置)自动冻结当时电量成为上月末电量，冻结后的上月末电量保零点电量可保持7日，每小时整点电量可保持2日。若在每月1日零点、每日零点或每小时整点电量冻结前发生出厂电量√通断电功能(可选)触电阻应<1mQ,继电器应能在220V、Imax(功率因数=1)条件下断、合100次以上。继电器选用国内外知名品牌产品。电表上电后继电器保持停电前的状态。继电器用硬连接牢固地固定在底壳上，以免长期使用后脱落。电表收到断电命令后，为保护继电器，在电流≤0.5Ib的情况下才执行断电操作。通断电的状态检测是对继电器输出端的电压状态进行检测，以便检测出断电后人为短路的行为。当用电现场安装有多个集中器或同时安装有配变监测计量终端(以下简称配变终端)时，可以多级联4台从设备。>集中器与主站通信有关的参数(通信通道类型、主站通讯地址等);抄表方案(抄表时间、抄读间隔、自动抄表日、抄读数据项等);并向主站报告。集中器对每块三相多功能载波电能表单独保存最近10条事件记录(累计失压次数、6.4储存容量每台